研究單擺等時性的方法

⑴ 設計一個 如何 證明 單擺的等時性 的實驗

同樣長度的繩子，選若干不同重量的砝碼系在下面，測擺動周期，相同，則證明了等時性

⑵ 科學家牛頓最早研究發現單擺的等時性嗎

是義大利物理學家伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）首先發現。

伽利略篤信基督，在年少時曾經嚴肅地考慮過是否要剃發成為修士，但他父親堅持他去比薩大學學醫。在1581年學醫時，他注意到了搖擺的吊燈，吊燈在風的推動下劃出大小不一的軌跡。與自己脈搏做出對比後，伽利略發現不論吊燈搖擺的距離如何，他們的周期時長都是相同的。

回家後，他架起了兩個長度相同的擺，將其中一個擺晃動大一些，另一個小一些，結果發現他們的時長的確相同。

伽利略試制了幾個鍾擺實驗。這些實驗的靈感據傳說是來自於觀察比薩大教堂中央銅質吊燈的擺動，並測算伽利略自己的脈搏而得到的（見溫琴佐·維維亞尼為伽利略寫的傳記）。這些實驗日後被記載在他的著作《兩種新科學》中。

伽利略認為簡單的鍾擺是等時的，即無論幅度多大，擺的周期運動時長總是一定的。然而，根據克里斯蒂·惠更斯的研究，這只是近似成立，並不精確。

伽利略發現了周期的乘方與鍾擺的長度成比。伽利略的兒子溫琴佐根據他父親的理論與1642年設計了一個大鍾。但大鍾沒能夠建造起來，主要是因為擺度太大，需要冕狀司行輪，導致計時不準。

伽利略的科學研究方式

伽利略在通過實驗和數學方式研究運動學做出了最初的創新。

當時更多的科學研究方法是威廉·吉爾伯特的對電磁的量化研究。伽利略的父親，魯特琴手、樂理專家溫琴佐·伽利萊，可能進行了最古老的非線性物理實驗，並有結果：就伸展的弦來說，音高與張力的乘方成比例。

這些觀察結果處在畢達哥拉斯音樂傳統的結構框架內，被樂器製造工人廣為知曉，包括將弦以整數相除能得到一個和諧音階。因此，數學的一部分總是與音樂和物理科學有聯系，年輕時代的伽利略可以從他父親的觀測中拓展這種傳統。

伽利略是當時思想家中明確宣稱自然規律是數學性的。在《試金者》中，他寫道：「哲學寫在這本偉大的著作中，這宇宙中...它是用數學作為語言寫成的，他的特性是三角、圓和其它幾何形狀。"

他的數學分析跟進一步發展了後期自然哲學學者的傳統，這是伽利略在他學習哲學時做的。他養成了一個奇特的能力，就是無視權威，特別是亞里士多德學派的權威。

在更廣義上，他的作品更進一步推動了科學從哲學與宗教中分離出來；這是人類思想的一大進步。他常常願意根據自己的觀察來改變想法。

為了進行試驗，伽利略為長度與時間制定標准，以便在不同時間和不同實驗室所做的工作可以復制。這為數學歸納法提供了堅實基礎。

⑶ 單擺的等時性原理是什麼

是利用單擺的等時性。正是這種性質可以用來計時。

而單擺的周期公式是：時間=圓周率的2倍乘以（根號下擺長除以重力加速度） 通過公式以及其推導可以看出來，單擺運動靠的是重力，和繩子的拉力。而擺動的周期僅僅取決於繩子的擺長和重力加速度。地球重力加速度固定，控制擺長可以調整周期來計時。

(3)研究單擺等時性的方法擴展閱讀：

擺動的鍾擺是靠重力勢能和動能相互轉化來擺動的，簡單的說，如果你把鍾擺拉高，由於重力影響它會往下擺，而到達最低位置後它具有一個速度，不可能直接停在那，它會繼續沖過最低位置，而擺至最高位置就往回擺是因為重力使它減速直到0，然後向回擺。如此往復，就不停的擺動了。

按照上述，鍾擺可以永遠擺下去，但由於阻力存在，它會擺動逐漸減小，最後停止.所以要用發條來提供能量使其擺動。

發展歷史

以擺作為振動系統的鍾。通常都帶有報時功能，所以又稱自鳴鍾。

1582～1583年，義大利物理學家和天文學家伽利略發現了擺的等時性。1657年，荷蘭物理學家和天文學家克里斯蒂安.惠更斯利用擺的等時性原理發明了擺鍾。後經不斷改進，沿用至今。擺鍾可根據用途和要求製成座鍾、掛鍾、落地鍾、子母鍾的母鍾、天文鍾等型式。

擺鍾的報時方式通常為機械打點報時，也有用電子擴音報時的。近代帝王宮廷中使用的擺鍾，常附有一套機械傳動機構，以精工製作的人物、山水、飛禽、走獸等活動形象進行報時。